ES2369989T3 - PHOTOVOLTAIC CELL AND MANUFACTURING PROCEDURE OF A PHOTOVOLTAIC CELL. - Google Patents
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Abstract
Célula fotovoltaica, que comprende por lo menos: un sustrato semiconductor (5) formado con una unión PN, un electrodo dedo (4) en forma de peine sobre por lo menos una superficie del sustrato semiconductor, y un electrodo de barra colectora (3) conectado al electrodo dedo sobre el sustrato semiconductor, en la que el electrodo de barra colectora es formado con un patrón de rebajes y salientes (1) sobre una superficie del mismo, caracterizada porque la altura de un saliente (2) con respecto a un rebaje del patrón de rebajes y salientes (1) es establecida de 5 a 50 µm, y la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes (1) es cualquier forma de una forma de banda, una forma de malla, una forma de panal y una forma de puntos.Photovoltaic cell, comprising at least: a semiconductor substrate (5) formed with a PN junction, a comb-shaped finger electrode (4) on at least one semiconductor substrate surface, and a busbar electrode (3) connected to the finger electrode on the semiconductor substrate, in which the busbar electrode is formed with a pattern of recesses and projections (1) on a surface thereof, characterized in that the height of a projection (2) with respect to a recess of the pattern of recesses and projections (1) is established from 5 to 50 µm, and the pattern form of the pattern of recesses and projections (1) is any form of a band form, a mesh form, a honeycomb form and A form of points.
Description
Célula fotovoltaica y procedimiento de fabricación de una célula fotovoltaica. Photovoltaic cell and manufacturing process of a photovoltaic cell.
La presente invención se refiere a células fotovoltaicas que incluyen por lo menos un sustrato semiconductor formado con una unión PN, un electrodo dedo en forma de peine por lo menos en un lado del sustrato semiconductor, y un electrodo de barra colectora conectado al electrodo dedo en el sustrato semiconductor, y en particular, se refiere a una célula fotovoltaica de alta eficacia en la que es difícil que se desprenda un conector que va a unirse y el apantallamiento de la luz solar es pequeño. The present invention relates to photovoltaic cells that include at least one semiconductor substrate formed with a PN junction, a comb-shaped finger electrode at least on one side of the semiconductor substrate, and a busbar electrode connected to the finger electrode in the semiconductor substrate, and in particular, refers to a high efficiency photovoltaic cell in which it is difficult for a connector to be attached to come off and the shielding of sunlight is small.
En general, la célula fotovoltaica se forma con un electrodo dedo en forma de peine para obtener energía del sustrato semiconductor en una superficie que recibe luz del sustrato semiconductor formado con una unión PN y un electrodo de barra colectora que va a conectarse y a obtener energía del electrodo dedo en forma de peine. El electrodo de barra colectora se une con un conector mediante soldadura, por ejemplo, para conectar entre sí las células fotovoltaicas. In general, the photovoltaic cell is formed with a comb-shaped finger electrode to obtain energy from the semiconductor substrate on a surface that receives light from the semiconductor substrate formed with a PN junction and a busbar electrode to be connected and to obtain energy from the Comb-shaped finger electrode. The busbar electrode is connected to a connector by welding, for example, to connect the photovoltaic cells together.
Puesto que este electrodo de barra colectora produce una sombra cuando la luz solar entra en el sustrato, es necesario reducir la anchura del electrodo. Since this busbar electrode produces a shadow when sunlight enters the substrate, it is necessary to reduce the width of the electrode.
Sin embargo, la reducción de la anchura de electrodo del electrodo de barra colectora crea el problema de que empequeñece la zona superficial del electrodo de barra colectora, y se reduce la zona de contacto con soldadura unida al conector y el electrodo de barra colectora, de modo que disminuye la fuerza adhesiva y el conector unido se desprende fácilmente. However, reducing the electrode width of the busbar electrode creates the problem of dwarfing the surface area of the busbar electrode, and reducing the contact area with solder attached to the connector and the busbar electrode, of so that the adhesive force decreases and the attached connector detaches easily.
En contraposición a esto, se da a conocer un procedimiento para evitar que el conector unido se desprenda aumentando la zona superficial del electrodo de barra colectora y uniendo gran cantidad de soldadura en el extremo In contrast to this, a method is disclosed to prevent the attached connector from detaching by increasing the surface area of the busbar electrode and joining a large amount of solder at the end.
o la parte intermedia del electrodo de barra colectora (véase la publicación de solicitud de patente japonesa abierta al público nº 2000-188409). El documento DE 10 2004 049 160 A da a conocer células fotovoltaicas con electrodos de geometría específica. Sin embargo, en este procedimiento, puesto que el electrodo de barra colectora aumenta la zona que queda fuera de la luz solar, se reduce la eficacia de la célula fotovoltaica. or the intermediate part of the busbar electrode (see Japanese Patent Application Publication No. 2000-188409). Document DE 10 2004 049 160 A discloses photovoltaic cells with electrodes of specific geometry. However, in this procedure, since the busbar electrode increases the area outside the sunlight, the efficiency of the photovoltaic cell is reduced.
Por tanto, la presente invención se ha realizado en vista del problema, y un objetivo de la invención consiste en proporcionar una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia en la que es difícil que se desprenda un conector unido a un electrodo de barra colectora y el apantallamiento de la luz solar por el electrodo de barra colectora es pequeño, y un procedimiento para fabricar la misma. Therefore, the present invention has been realized in view of the problem, and an object of the invention is to provide a low cost and high efficiency photovoltaic cell in which it is difficult for a connector attached to a busbar electrode to detach and the shielding of sunlight by the busbar electrode is small, and a procedure for manufacturing it.
Para lograr el objetivo, según la presente invención, se proporciona una célula fotovoltaica según se expone en la reivindicación 1. Se exponen las formas de realización ventajosas adicionales en las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1. To achieve the objective, according to the present invention, a photovoltaic cell is provided as set forth in claim 1. Additional advantageous embodiments are set forth in the dependent claims of claim 1.
De esta manera, el electrodo de barra colectora se forma con el patrón de rebajes y salientes en la superficie, de modo que aumenta la zona de contacto con la soldadura que une el conector, aumentando de ese modo la fuerza adhesiva entre el electrodo de barra colectora y el conector. Por tanto, no existe necesidad de ampliar la anchura del electrodo de barra colectora, y esto permite que se reduzca el apantallamiento de la luz solar por el electrodo de barra colectora de modo que se cree una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia. In this way, the busbar electrode is formed with the pattern of recesses and projections on the surface, so that the contact area with the weld joining the connector increases, thereby increasing the adhesive force between the bar electrode manifold and connector. Therefore, there is no need to expand the width of the busbar electrode, and this allows the shielding of sunlight by the busbar electrode to be reduced so that a low cost and high efficiency photovoltaic cell is created.
De esta manera, cuando la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes es cualquier forma de una forma de banda, una forma de malla, una forma de panal y una forma de puntos, aumenta el flujo de soldadura entre los rebajes y salientes, y la zona de contacto de ambos lados, y el electrodo y la soldadura pueden adherirse firmemente. En particular, cuando la forma es la forma de malla o la forma de panal, puede eliminarse la diferencia en el carácter direccional de la dificultad de desprender el conector, y cuando la forma de patrón es el punto, puede reducirse una cantidad consumida del material de electrodo. Thus, when the pattern form of the pattern of recesses and projections is any form of a band form, a mesh form, a honeycomb form and a point form, the welding flux between the recesses and projections increases, and the contact area on both sides, and the electrode and welding can adhere firmly. In particular, when the shape is the mesh shape or the honeycomb shape, the difference in the directional nature of the difficulty of detaching the connector can be eliminated, and when the pattern shape is the point, a consumed amount of the material can be reduced electrode
El intervalo entre los salientes entre los rebajes y salientes se fija preferentemente a de 50 µm a 1 mm. De esta manera, el intervalo entre los salientes entre los rebajes y salientes se fija a de 50 µm a 1 mm, de modo que se aumenta la zona de contacto, y la soldadura puede fluir seguramente entre los rebajes y salientes de la superficie del electrodo, posibilitando así mejorar seguramente la fuerza adhesiva. The interval between the projections between the recesses and projections is preferably set at 50 µm to 1 mm. In this way, the interval between the projections between the recesses and projections is set at 50 µm to 1 mm, so that the contact area is increased, and welding can surely flow between the recesses and projections of the electrode surface , thus enabling the adhesive force to be improved.
El electrodo de barra colectora presenta preferentemente entre 1 mm y 2 mm de anchura y no más de 80 µm de espesor. De esta manera, un electrodo de barra colectora de este tipo presenta de 1 mm a 2 mm de anchura y presenta menos de 80 µm de espesor, de modo que la zona de electrodo que interrumpe la luz solar puede hacerse suficientemente pequeña, y una cantidad consumida del material de electrodo también puede hacerse pequeña, mientras que puede obtenerse una zona superficial de electrodo suficientemente ancha para conectarse. The busbar electrode is preferably between 1 mm and 2 mm wide and not more than 80 µm thick. In this way, a busbar electrode of this type is 1 mm to 2 mm wide and is less than 80 µm thick, so that the electrode zone that interrupts sunlight can be made sufficiently small, and an amount consumed from the electrode material can also be made small, while an electrode surface area wide enough to be connected can be obtained.
El electrodo de barra colectora está compuesto preferentemente por dos capas, y basándose en por lo menos una capa de las dos capas del electrodo de barra colectora, se forma preferentemente una forma de patrón del patrón de rebajes y salientes. De esta manera, el electrodo de barra colectora está compuesto por dos capas, de modo que, basándose en por lo menos una capa del mismo, puede formarse fácilmente la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes. The busbar electrode is preferably composed of two layers, and based on at least one layer of the two layers of the busbar electrode, a pattern shape of the pattern of recesses and projections is preferably formed. In this way, the busbar electrode is composed of two layers, so that, based on at least one layer thereof, the pattern shape of the pattern of recesses and projections can easily be formed.
El electrodo de barra colectora se imprime preferentemente con una pasta conductora y se cuece. De esta manera, un electrodo de barra colectora de este tipo se imprime con una pasta conductora y se cuece, de modo que puede mejorarse el rendimiento de fabricación de una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia. Cuando el electrodo de barra colectora se fabrica utilizando la pasta conductora y se suelda el conector, es probable que se produzca el problema de que el conector se desprenda, y por este motivo, la presente invención es particularmente eficaz. The busbar electrode is preferably printed with a conductive paste and cooked. In this way, a busbar electrode of this type is printed with a conductive paste and baked, so that the manufacturing performance of a low cost and high efficiency photovoltaic cell can be improved. When the busbar electrode is manufactured using the conductive paste and the connector is welded, it is likely that there is a problem that the connector will come off, and for this reason, the present invention is particularly effective.
El sustrato semiconductor es preferentemente un sustrato de silicio monocristalino de tipo p dopado con galio. De esta manera, un sustrato semiconductor de este tipo se transforma en un sustrato de silicio monocristalino de tipo p dopado con galio, de modo que puede lograrse una célula fotovoltaica práctica que presenta una eficacia de conversión fotovoltaica muy alta sin producir la degradación de la luz. The semiconductor substrate is preferably a monocrystalline silicon substrate of the p-type doped with gallium. In this way, a semiconductor substrate of this type is transformed into a monocrystalline silicon substrate of the p-type doped with gallium, so that a practical photovoltaic cell can be achieved that has a very high photovoltaic conversion efficiency without causing light degradation .
Según la presente invención, se proporciona un procedimiento de fabricación para una célula fotovoltaica, tal como se expone en la reivindicación 8. According to the present invention, a manufacturing process for a photovoltaic cell is provided, as set forth in claim 8.
De esta manera, mediante la impresión de la pasta conductora y cocción dos veces se forma el electrodo de barra colectora de la estructura de dos capas, y por lo menos mediante una impresión y cocción de entre las dos impresiones y cocciones, se forma el patrón de rebajes y salientes en la superficie del electrodo de barra colectora de la estructura de dos capas, de modo que puede fabricarse fácilmente una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia sin que se desprenda el conector soldado al electrodo de barra colectora. In this way, by means of printing the conductive and cooking paste the busbar electrode of the two-layer structure is formed twice, and at least by printing and cooking between the two prints and cooking, the pattern is formed of recesses and projections on the surface of the busbar electrode of the two layer structure, so that a low cost and high efficiency photovoltaic cell can be easily manufactured without detaching the welded connector to the busbar electrode.
De esta manera, si una célula fotovoltaica es un tipo de la célula fotovoltaica de la presente invención, sin ampliar la anchura del electrodo de barra colectora, la zona superficial del electrodo de barra colectora puede ampliarse, de modo que aumenta la zona de contacto con la soldadura que une el conector, para aumentar de ese modo la fuerza adhesiva, y esto hace que sea difícil que se desprenda el conector, y además, debido a que la anchura del electrodo de barra colectora es estrecha, puede obtenerse una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia con apantallamiento de la luz solar reducido. Thus, if a photovoltaic cell is a type of the photovoltaic cell of the present invention, without expanding the width of the busbar electrode, the surface area of the busbar electrode can be enlarged, so that the contact area with the welding that joins the connector, to thereby increase the adhesive force, and this makes it difficult for the connector to detach, and also, because the width of the busbar electrode is narrow, a photovoltaic cell can be obtained from Low cost and high efficiency with reduced sunlight shielding.
La figura 1 representa una célula fotovoltaica según la presente invención, y es una vista en planta superior esquemática de un ejemplo en el que la forma de patrón de un patrón de rebajes y salientes formado en la superficie de un electrodo de barra colectora es una forma de malla; Figure 1 represents a photovoltaic cell according to the present invention, and is a schematic top plan view of an example in which the pattern form of a pattern of recesses and projections formed on the surface of a busbar electrode is a form mesh;
la figura 2 representa una célula fotovoltaica según la presente invención, y es una vista en perspectiva que representa una sección transversal esquemática de un ejemplo en el que la forma de patrón de un patrón de rebajes y salientes formado en la superficie de un electrodo de barra colectora es una forma de banda; Figure 2 represents a photovoltaic cell according to the present invention, and is a perspective view showing a schematic cross section of an example in which the pattern form of a pattern of recesses and projections formed on the surface of a bar electrode Collector is a form of band;
la figura 3 representa una célula fotovoltaica según la presente invención, y es una vista en perspectiva que representa una sección transversal esquemática de un ejemplo en el que la forma de patrón de un patrón de rebajes y salientes formado en la superficie de un electrodo de barra colectora es una forma de malla; y Figure 3 represents a photovoltaic cell according to the present invention, and is a perspective view showing a schematic cross section of an example in which the pattern form of a pattern of recesses and projections formed on the surface of a bar electrode Collector is a mesh form; Y
la figura 4 representa una célula fotovoltaica según la presente invención, y es una vista en perspectiva que representa una sección transversal esquemática de un ejemplo en el que la forma de patrón de un patrón de rebajes y salientes formado en la superficie de un electrodo de barra colectora es una forma de puntos. Figure 4 represents a photovoltaic cell according to the present invention, and is a perspective view showing a schematic cross section of an example in which the pattern form of a pattern of recesses and projections formed on the surface of a bar electrode Collector is a form of points.
Puesto que un electrodo de barra colectora produce una sombra cuando la luz solar penetra en un sustrato, es necesario reducir la anchura del electrodo. Sin embargo, la reducción de la anchura del electrodo de barra colectora crea el problema de que se reduce la zona de contacto entre el electrodo de barra colectora y un conector, de modo que disminuye la fuerza adhesiva y el conector unido mediante la soldadura se desprende fácilmente. Since a busbar electrode produces a shadow when sunlight penetrates a substrate, it is necessary to reduce the width of the electrode. However, reducing the width of the busbar electrode creates the problem that the contact area between the busbar electrode and a connector is reduced, so that the adhesive force and the connector joined by welding are reduced. easily.
Por tanto, se ha realizado un gran estudio y se ha descubierto que una célula fotovoltaica que incluye por lo menos un sustrato semiconductor formado con una unión PN, un electrodo dedo en forma de peine en por lo menos un lado del sustrato semiconductor, y un electrodo de barra colectora conectado al electrodo dedo en el sustrato semiconductor da lugar a una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia, en la que el electrodo de barra colectora se forma con un patrón de rebajes y salientes en la superficie de modo que es difícil que se desprenda el conector soldado al electrodo de barra colectora y el apantallamiento de la luz solar por el electrodo de barra colectora es pequeño. Therefore, a large study has been conducted and it has been discovered that a photovoltaic cell that includes at least one semiconductor substrate formed with a PN junction, a comb-shaped finger electrode on at least one side of the semiconductor substrate, and a busbar electrode connected to the finger electrode in the semiconductor substrate results in a low cost and high efficiency photovoltaic cell, in which the busbar electrode is formed with a pattern of recesses and projections on the surface so that it is difficult The connector welded to the busbar electrode is detached and the shielding of sunlight by the busbar electrode is small.
Aunque a continuación se explicarán las formas de realización de la presente invención en detalle haciendo referencia a los dibujos, la presente invención no se limita a estas formas de realización. Las figuras 1 a 4 muestran células fotovoltaicas según la presente invención, que son ejemplos del patrón de rebajes y salientes formado en la superficie del electrodo de barra colectora. Although the embodiments of the present invention will be explained in detail below with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments. Figures 1 to 4 show photovoltaic cells according to the present invention, which are examples of the pattern of recesses and projections formed on the surface of the busbar electrode.
La célula fotovoltaica de la presente invención es una célula fotovoltaica que incluye por lo menos un sustrato 5 semiconductor formado con la unión PN, un electrodo dedo 4 en forma de peine en por lo menos un lado del sustrato 5 semiconductor, y un electrodo de barra colectora 3 conectado al electrodo dedo 4 en el sustrato 5 semiconductor, en la que el electrodo de barra colectora 3 se forma con un patrón 1 de rebajes y salientes en la superficie. The photovoltaic cell of the present invention is a photovoltaic cell that includes at least one semiconductor substrate 5 formed with the PN junction, a comb-shaped finger electrode 4 on at least one side of the semiconductor substrate 5, and a rod electrode manifold 3 connected to the finger electrode 4 in the semiconductor substrate 5, in which the busbar electrode 3 is formed with a pattern 1 of recesses and projections on the surface.
El sustrato 5 semiconductor es preferentemente un sustrato de silicio monocristalino de tipo p dopado con galio, y esto permite que la célula fotovoltaica que va a fabricarse no produzca degradación de la luz y que presente una eficacia de conversión fotovoltaica muy alta y sea adecuada para la utilización práctica. En primer lugar, se retira una capa de daño del sustrato 5 semiconductor mediante ataque químico, y tras esto, se forma preferentemente el sustrato 5 semiconductor formado con una estructura de textura para que sea antirreflectante con una unión PN. La formación de la unión PN se realiza preferentemente mediante la difusión térmica de impurezas de tipo n tales como fósforo en el lado de superficie que recibe la luz, pero puede realizarse mediante un procedimiento de difusión por recubrimiento o un procedimiento de implantación iónica. En este caso, para la antirreflexión de la luz solar y la protección de la superficie, se forma preferentemente una película de nitruro en la superficie que recibe luz mediante el procedimiento de CVD activado por plasma, un procedimiento de PVD y similares. The semiconductor substrate 5 is preferably a monocrystalline silicon substrate of the p-type doped with gallium, and this allows the photovoltaic cell to be manufactured not to produce light degradation and to have a very high photovoltaic conversion efficiency and is suitable for practical use First, a damage layer of the semiconductor substrate 5 is removed by chemical attack, and thereafter, the semiconductor substrate 5 formed with a texture structure is preferably formed to be anti-reflective with a PN junction. The formation of the PN junction is preferably carried out by thermal diffusion of n-type impurities such as phosphorus on the surface side that receives the light, but can be carried out by a coating diffusion process or an ionic implantation process. In this case, for the anti-reflection of sunlight and the protection of the surface, a nitride film is preferably formed on the surface that receives light by means of the plasma-activated CVD method, a PVD process and the like.
El electrodo dedo 4 se forma preferentemente en la superficie que recibe luz del sustrato 5 semiconductor formado con la unión PN mediante el serigrafiado de una pasta conductora en forma de peine y su cocción. Como resultado, puede producirse una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia. The finger electrode 4 is preferably formed on the surface that receives light from the semiconductor substrate 5 formed with the PN junction by screen printing a comb-shaped conductive paste and cooking. As a result, a low cost and high efficiency photovoltaic cell can be produced.
El electrodo de barra colectora 3 se forma de modo que se conecte a la raíz del electrodo dedo en forma de peine 4. El electrodo de barra colectora 3 también se forma preferentemente en la superficie que recibe luz del sustrato 5 semiconductor igual que el electrodo dedo 4 mediante el serigrafiado de la pasta conductora y su cocción, y cuando se forma mediante serigrafiado y cocción de manera solidaria con el electrodo dedo 4, pueden suprimirse los costes de fabricación, y esto resulta más preferido. The busbar electrode 3 is formed so that it is connected to the root of the comb-shaped finger electrode 4. The busbar electrode 3 is also preferably formed on the surface that receives light from the semiconductor substrate 5 just like the finger electrode 4 by means of the screen printing of the conductive paste and its cooking, and when it is formed by screen printing and cooking in solidarity with the finger electrode 4, manufacturing costs can be suppressed, and this is more preferred.
Un electrodo de barra colectora 3 de este tipo se forma con el patrón 1 de rebajes y salientes en la superficie, y por consiguiente, aumenta la zona de contacto con la soldadura que une el conector, de modo que se obtiene un efecto de anclaje, y se mejora la fuerza adhesiva entre el electrodo de barra colectora 3 y el conector, dificultando así que sea difícil que se desprenda el conector. Por tanto, no resulta necesario aumentar la anchura del electrodo de barra colectora 3, y por consiguiente, puede empequeñecerse el apantallamiento de la luz solar por el electrodo de barra colectora 3, de modo que puede realizarse una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia. A busbar electrode 3 of this type is formed with the pattern 1 of recesses and projections on the surface, and consequently, increases the contact area with the weld that joins the connector, so that an anchoring effect is obtained, and the adhesive force between the busbar electrode 3 and the connector is improved, thus making it difficult for the connector to detach. Therefore, it is not necessary to increase the width of the busbar electrode 3, and therefore, the shielding of sunlight by the busbar electrode 3 can be dwarfed, so that a low cost and high efficiency photovoltaic cell can be made .
En particular, el electrodo de barra colectora 3 presenta preferentemente entre 1 y 2 mm de anchura y no más de 80 µm de espesor. Esto hace que la zona de electrodo que interrumpe la luz solar sea suficientemente pequeña, y la cantidad consumida del material de electrodo también se hace pequeña, mientras que puede obtenerse una zona superficial del electrodo suficientemente ancha para conectarse al conector mediante la formación del patrón 1 de rebajes y salientes en la superficie. Por otro lado, cuando más fino es el espesor del electrodo de barra colectora 3, más material de electrodo puede ahorrarse preferentemente, pero cuando el espesor es demasiado fino, es probable que aumente la resistencia del electrodo de barra colectora 3, y por tanto el espesor puede fijarse, por ejemplo, a no menos de 10 µm. In particular, the busbar electrode 3 is preferably between 1 and 2 mm wide and not more than 80 µm thick. This makes the electrode zone that interrupts sunlight small enough, and the amount of electrode material consumed also becomes small, while a surface area of the electrode wide enough to connect to the connector can be obtained by forming pattern 1 of recesses and projections on the surface. On the other hand, when the thickness of the busbar electrode 3 is thinner, more electrode material can be preferably saved, but when the thickness is too thin, the resistance of the busbar electrode 3 is likely to increase, and therefore the thickness can be set, for example, not less than 10 µm.
La altura de un saliente 2 con respecto a un rebaje del patrón 1 de rebajes y salientes se fija preferentemente entre 5 y 50 µm, y esto permite que la altura del electrodo no sea demasiado alta y que la zona superficial del electrodo de barra colectora 3 se haga más grande con menos material de electrodo. The height of a projection 2 with respect to a recess of the pattern 1 of recesses and projections is preferably set between 5 and 50 µm, and this allows the height of the electrode not to be too high and that the surface area of the busbar electrode 3 get bigger with less electrode material.
De esta manera, cuando la forma de patrón del patrón 1 de rebajes y salientes es cualquier forma de la forma de banda tal como en la figura 2, la forma de malla tal como en las figuras 1 y 3, la forma de panal y la forma de puntos tal como en la figura 4, aumenta el flujo de soldadura entre los rebajes y salientes, y la zona de contacto de ambos lados, y el electrodo y la soldadura pueden adherirse firmemente. Thus, when the pattern shape of the pattern 1 of recesses and projections is any shape of the band shape as in Figure 2, the mesh shape such as in Figures 1 and 3, the honeycomb shape and the Shape of points as in Figure 4, increases the welding flux between the recesses and projections, and the contact area of both sides, and the electrode and the weld can adhere firmly.
El intervalo entre los salientes 2 entre los rebajes y salientes se fija preferentemente entre 50 µm y 1 mm. Esto permite aumentar la zona de contacto, y la soldadura puede fluir seguramente entre los rebajes y salientes de la superficie del electrodo. Esto mejora seguramente la fuerza adhesiva, y puede ejercer un efecto de anclaje. The interval between the projections 2 between the recesses and projections is preferably set between 50 µm and 1 mm. This allows the contact area to be increased, and welding can surely flow between the recesses and projections of the electrode surface. This surely improves the adhesive strength, and can exert an anchoring effect.
Aunque las figuras 1 a 4 muestran el caso en que la forma de patrón del patrón 1 de rebajes y salientes está formada por el saliente 2, si la soldadura puede fluir seguramente entre los rebajes y salientes de la superficie del electrodo, no necesariamente por el saliente 2, sino por el rebaje, puede formarse la forma de banda, la forma de malla, la forma de panal y la forma de puntos. Although Figures 1 to 4 show the case in which the pattern form of the pattern 1 of recesses and projections is formed by the projection 2, if welding can surely flow between the recesses and projections of the electrode surface, not necessarily by the projection 2, but by the recess, the band shape, the mesh shape, the honeycomb shape and the dot shape can be formed.
En particular, cuando la forma es la forma de malla tal como en las figuras 1 y 3 o la forma de panal, puede eliminarse la diferencia en el carácter direccional de la dificultad de desprender el conector, y cuando el saliente 2 está formado por la forma de puntos, puede reducirse la cantidad consumida del material de electrodo. La forma del saliente o el rebaje formado en la forma de puntos puede ser circular, ovalada, poligonal o de asteroide. In particular, when the shape is the mesh shape as in Figures 1 and 3 or the honeycomb shape, the difference in the directional nature of the difficulty of detaching the connector can be eliminated, and when the projection 2 is formed by the shape of points, the amount of electrode material consumed can be reduced. The shape of the projection or the recess formed in the form of points can be circular, oval, polygonal or asteroid.
El electrodo de barra colectora 3 está compuesto preferentemente por dos capas. Como resultado, basándose en por lo menos una capa de las dos capas del electrodo de barra colectora 3, puede formarse fácilmente la forma de patrón del patrón 1 de rebajes y salientes. En particular, mediante la impresión de la pasta conductora y cocción dos veces, se forma el electrodo de barra colectora 3 de la estructura de dos capas, y mediante por lo menos una impresión y cocción de entre las dos impresiones y cocciones, se forma preferentemente el patrón 1 de rebajes y salientes presente en la superficie del electrodo de barra colectora 3 de la estructura de dos capas. Como resultado, puede fabricarse fácilmente una célula fotovoltaica de bajo coste y alta eficacia sin que se desprenda el conector soldado al electrodo de barra colectora 3. The busbar electrode 3 is preferably composed of two layers. As a result, based on at least one layer of the two layers of the busbar electrode 3, the pattern shape of the pattern 1 of recesses and projections 1 can easily be formed. In particular, by printing the conductive paste and cooking twice, the busbar electrode 3 of the two-layer structure is formed, and by at least one printing and cooking between the two prints and cooking, it is preferably formed the pattern 1 of recesses and projections present on the surface of the busbar electrode 3 of the two layer structure. As a result, a low cost and high efficiency photovoltaic cell can be easily manufactured without detaching the welded connector to the busbar electrode 3.
Para formar el patrón de rebajes y salientes en la superficie del electrodo, cuando se realiza la impresión del electrodo de barra colectora 3 dos veces por separado, una combinación de formas de impresión incluye, por ejemplo, los tres tipos siguientes. To form the pattern of recesses and projections on the electrode surface, when printing the busbar electrode 3 twice separately, a combination of printing forms includes, for example, the following three types.
- (1) (one)
- Primera capa: forma plana Segunda capa: forma de banda, forma de malla, forma de panal y forma de puntos First layer: flat shape Second layer: band shape, mesh shape, honeycomb shape and dot shape
- (2) (2)
- Primera capa: forma de banda, forma de malla, forma de panal y forma de puntos Segunda capa: forma plana First layer: band shape, mesh shape, honeycomb shape and dot shape Second layer: flat shape
- (3) (3)
- Primera capa: forma de banda, forma de malla, forma de panal y forma de puntos Segunda capa: forma de banda, forma de panal, forma de malla y forma de puntos First layer: band shape, mesh shape, honeycomb shape and dot shape Second layer: band shape, honeycomb shape, mesh shape and dot shape
Por ejemplo, preferentemente, la primera capa se imprime en la forma plana como en (1), y sobre esta capa se imprime la segunda capa en la forma de banda como en la figura 2, y la segunda capa se imprime en la forma de malla y la forma de puntos como en las figuras 1, 3, y 4. De esta manera, mediante la formación del saliente 2 mediante la forma de impresión de la segunda capa, puede formarse seguramente el patrón 1 de rebajes y salientes en el electrodo de barra colectora 3. For example, preferably, the first layer is printed in the flat form as in (1), and on this layer the second layer is printed in the band form as in Figure 2, and the second layer is printed in the form of mesh and the shape of points as in figures 1, 3, and 4. In this way, by forming the projection 2 by means of the printing form of the second layer, the pattern 1 of recesses and projections on the electrode can surely be formed busbar 3.
Además, como en (2), la primera capa se imprime en la forma de banda, la forma de malla, la forma de panal y la forma de puntos, y sobre la primera capa se imprime la segunda capa en la forma plana, de modo que puede formarse el patrón de rebajes y salientes, y en este caso, puede evitarse que la segunda capa se desprenda de la primera capa. Además, como en (3), la primera capa y la segunda capa no se forman en la forma plana, respectivamente, pero como resultado de estar superpuestas entre sí, también puede formarse el patrón de rebajes y salientes en la superficie del electrodo de barra colectora 3. In addition, as in (2), the first layer is printed in the band form, the mesh form, the honeycomb form and the dot form, and on the first layer the second layer is printed in the flat form, of so that the pattern of recesses and projections can be formed, and in this case, the second layer can be prevented from detaching from the first layer. In addition, as in (3), the first layer and the second layer are not formed in the flat form, respectively, but as a result of being superimposed on each other, the pattern of recesses and projections can also be formed on the surface of the bar electrode collector 3.
Cuando el electrodo de barra colectora 3 de la célula fotovoltaica de la presente invención así configurado se suelda con el conector y se utiliza, es difícil que se desprenda el conector, y además el apantallamiento de la luz solar por el electrodo de barra colectora 3 es pequeño, y puede obtenerse eficazmente energía eléctrica con un bajo coste. El conector que va a soldarse puede ser un conector que obtiene directamente la energía de una pieza de la célula fotovoltaica o un interconector que obtiene la energía conectando entre si una pluralidad de células fotovoltaicas. When the busbar electrode 3 of the photovoltaic cell of the present invention thus configured is welded with the connector and used, it is difficult for the connector to detach, and also the shielding of sunlight by the busbar electrode 3 is small, and electric power can be obtained efficiently with a low cost. The connector to be welded can be a connector that directly obtains the energy of a part of the photovoltaic cell or an interconnector that obtains the energy by connecting a plurality of photovoltaic cells together.
Aunque la presente invención se explicará con mayor detalle mostrando un ejemplo y un ejemplo comparativo, la presente invención no se limita a estos ejemplos. Although the present invention will be explained in greater detail by showing an example and a comparative example, the present invention is not limited to these examples.
(Ejemplo y ejemplo comparativo) (Example and comparative example)
Un sustrato de silicio monocristalino de tipo p de célula fotovoltaica (100 mm cuadrados, dirección plana {100}, espesor del sustrato 300 µm, resistividad 0,5 Ωcm) dopado con un elemento del grupo III, galio, como elemento de impureza, se sometió a ataque químico mediante disolución acuosa de hidrato de potasio, retirándose de ese modo la capa de daño. Además, mediante una disolución acuosa de hidrato de potasio mezclada IPA, se formó una estructura de textura que sirve como estructura antirreflectante. A p-type monocrystalline silicon substrate of photovoltaic cell (100 square mm, flat direction {100}, substrate thickness 300 µm, resistivity 0.5 Ωcm) doped with a group III element, gallium, as an impurity element, is subjected to chemical attack by aqueous potassium hydrate solution, thereby removing the damage layer. In addition, by means of an aqueous solution of IPA mixed potassium hydrate, a texture structure was formed that serves as an anti-reflective structure.
Mediante la difusión térmica utilizando una fuente de líquido de POCl3 en el lado de la superficie que recibe luz se produjo una región de n dopada con fósforo de un elemento del grupo V como impureza en la superficie que recibe luz. En este caso, para ambos fines de antirreflexión de la luz solar y protección de la superficie, se formó la película de nitruro de 70 nm de espesor en la superficie que recibe luz mediante un procedimiento de CVD activado por Through thermal diffusion using a liquid source of POCl3 on the side of the surface that receives light, a phosphorus-doped region of an element of group V was produced as an impurity on the surface that receives light. In this case, for both purposes of anti-reflection of sunlight and surface protection, the 70 nm thick nitride film on the surface that receives light was formed by a CVD procedure activated by
plasma. Además, para la superficie posterior (superficie opuesta a la superficie que recibe luz), se imprimió la pasta conductora que contenía partículas de aluminio en toda la superficie. plasma. In addition, for the rear surface (surface opposite the surface receiving light), the conductive paste containing aluminum particles was printed throughout the surface.
En la superficie que recibe luz, se imprimó la pasta conductora que contenía partículas de plata en las formas del electrodo dedo y el electrodo de barra colectora, y se coció durante tres minutos a 700ºC, completando de ese modo la célula fotovoltaica. En este caso, el electrodo de barra colectora se imprimió dos veces para superponerse. La primera capa (junto con el electrodo dedo) se imprimió en la forma plana y la segunda capa se imprimió en la forma de malla como en las figuras 1 y 3 (ejemplo). La anchura del electrodo de barra colectora fue de 1,5 mm, y el espesor del electrodo de la primera capa se definió como de 20 µm, y el espesor del electrodo de la segunda capa se definió como de 30 µm (lo que constituye la diferencia entre el rebaje y el saliente). La anchura de la línea de malla de la segunda capa fue de 100 µm, y el intervalo de las líneas se definió como 200 µm. On the surface that receives light, the conductive paste containing silver particles in the forms of the finger electrode and the busbar electrode was printed, and cooked for three minutes at 700 ° C, thereby completing the photovoltaic cell. In this case, the busbar electrode was printed twice to overlap. The first layer (together with the finger electrode) was printed in the flat form and the second layer was printed in the mesh form as in Figures 1 and 3 (example). The width of the busbar electrode was 1.5 mm, and the thickness of the first layer electrode was defined as 20 µm, and the thickness of the second layer electrode was defined as 30 µm (which constitutes the difference between the recess and the projection). The mesh line width of the second layer was 100 µm, and the range of the lines was defined as 200 µm.
Por comparación, se preparó la célula fotovoltaica fabricada en la forma plana para la segunda capa, de manera similar a la primera capa (ejemplo comparativo). By comparison, the photovoltaic cell manufactured in the flat form for the second layer was prepared, similar to the first layer (comparative example).
Finalmente, se midieron las características de rendimiento de la célula fotovoltaica fabricada utilizando un simulador de radiación solar (intensidad de luz: 1 kW/m2, espectro: AM 1,5 global). Además, el interconector se soldó en la barra colectora y se midió la probabilidad de desprendimiento cuando se tiró del interconector en la dirección normal de la superficie del sustrato mediante una fuerza de 2 N. En la tabla 1 siguiene se muestran las características de rendimiento y la probabilidad de desprendimiento así obtenidas. Finally, the performance characteristics of the photovoltaic cell manufactured using a solar radiation simulator (light intensity: 1 kW / m2, spectrum: AM 1.5 global) were measured. In addition, the interconnector was welded on the busbar and the probability of detachment was measured when the interconnector was pulled in the normal direction of the substrate surface by a force of 2 N. Table 1 below shows the performance characteristics and the probability of detachment thus obtained.
(Tabla 1) (Table 1)
- Ejemplo (2ª capa: maya) Ejemplo comparativo (2ª capa: plana) Example (2nd layer: maya) Comparative example (2nd layer: flat)
- Corriente de cortocircuito (mA/cm2) Short circuit current (mA / cm2)
- 35,3 34,9 35.3 34.9
- Voltaje de circuito abierto (mV) Open Circuit Voltage (mV)
- 621,2 620,7 621.2 620.7
- Resistencia en serie (Ω·cm 2) Series resistance (Ω · cm 2)
- 0,54 0,51 0.54 0.51
- Factor de llenado (%) Filling factor (%)
- 78,1 78,6 78.1 78.6
- Eficacia de conversión (%) Conversion Efficiency (%)
- 17,1 17,0 17.1 17.0
- Altura del saliente con respecto al rebaje de la superficie del electrodo de barra colectora (µm) Height of the projection with respect to the recess of the surface of the busbar electrode (µm)
- 30 0 30 0
- Probabilidad de acontecimiento de desprendimiento de interconector (%) Probability of interconnector shedding event (%)
- 0 27 0 27
Puesto que se mejoró la probabilidad de acontecimiento de desprendimiento del interconector del ejemplo en gran medida en comparación con el ejemplo comparativo, mediante la soldadura del conector al electrodo de barra colectora de la célula fotovoltaica de la presente invención, se confirmó que el conector resultaba más difícil de desprender. Además, a partir del resultado de medición de las características de rendimiento, se confirmó que la célula fotovoltaica de la presente invención que no presenta necesidad de ampliar la anchura de electrodo del electrodo de barra colectora no presenta un apantallamiento de la luz solar aumentado y resulta difícilmente afectada en su eficacia. Since the probability of detachment event of the interconnector of the example was greatly improved compared to the comparative example, by welding the connector to the busbar electrode of the photovoltaic cell of the present invention, it was confirmed that the connector was more hard to detach In addition, from the result of measuring performance characteristics, it was confirmed that the photovoltaic cell of the present invention that does not need to expand the electrode width of the busbar electrode does not have an increased shielding of sunlight and results Hardly affected in its effectiveness.
La presente invención no se limita a la forma de realización. La forma de realización es ilustrativa y presenta sustancialmente la misma configuración que la idea técnica dada a conocer en el alcance de las reivindicaciones de la presente invención, y cualquier configuración que ejerza el mismo efecto de funcionamiento está comprendida en el alcance técnico de la presente invención. The present invention is not limited to the embodiment. The embodiment is illustrative and has substantially the same configuration as the technical idea disclosed within the scope of the claims of the present invention, and any configuration that exerts the same operating effect is within the technical scope of the present invention. .
Por ejemplo, aunque se ha explicado la formación del electrodo dedo y el electrodo de barra colectora mediante serigrafiado utilizando la pasta conductora, la presente invención no se limita a ellos, y el hecho de que el conector soldado al electrodo de barra colectora se desprenda fácilmente también se observa cuando el electrodo se forma mediante deposición a vacío y similares, y debe apreciarse que puede reducirse la tasa de incidencia de desprendimiento mediante el efecto de anclaje a través de la aplicación de la presente invención. For example, although the formation of the finger electrode and the busbar electrode by screen printing using the conductive paste has been explained, the present invention is not limited thereto, and the fact that the connector welded to the busbar electrode easily detaches It is also observed when the electrode is formed by vacuum deposition and the like, and it should be appreciated that the rate of incidence of detachment can be reduced by the anchoring effect through the application of the present invention.
Además, tal como se describió anteriormente, aunque se ha explicado la formación del electrodo de barra colectora en el lado de superficie que recibe luz únicamente, el electrodo puede formarse en ambas superficies, y la presente invención puede aplicarse no sólo en la superficie que recibe luz, sino también en el electrodo de barra colectora de la superficie posterior, y puede ejercer el efecto. In addition, as described above, although the formation of the busbar electrode on the surface side that receives light only has been explained, the electrode can be formed on both surfaces, and the present invention can be applied not only to the surface it receives. light, but also on the busbar electrode of the rear surface, and can exert the effect.
Claims (8)
- 1. one.
- Célula fotovoltaica, que comprende por lo menos: un sustrato semiconductor (5) formado con una unión PN, un electrodo dedo (4) en forma de peine sobre por lo menos una superficie del sustrato semiconductor, y un electrodo de barra colectora (3) conectado al electrodo dedo sobre el sustrato semiconductor, en la que el electrodo de barra colectora es formado con un patrón de rebajes y salientes (1) sobre una superficie del mismo, caracterizada porque la altura de un saliente (2) con respecto a un rebaje del patrón de rebajes y salientes (1) es establecida de 5 a 50 µm, y la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes (1) es cualquier forma de una forma de banda, una forma de malla, una forma de panal y una forma de puntos. Photovoltaic cell, comprising at least: a semiconductor substrate (5) formed with a PN junction, a comb-shaped finger electrode (4) on at least one semiconductor substrate surface, and a busbar electrode (3) connected to the finger electrode on the semiconductor substrate, in which the busbar electrode is formed with a pattern of recesses and projections (1) on a surface thereof, characterized in that the height of a projection (2) with respect to a recess of the pattern of recesses and projections (1) is established from 5 to 50 µm, and the pattern form of the pattern of recesses and projections (1) is any form of a band form, a mesh form, a honeycomb form and A form of points.
- 2. 2.
- Célula fotovoltaica según la reivindicación 1, en la que el intervalo entre los salientes (2) del patrón (1) de rebajes y salientes es establecida de 50 µm a 1 mm. Photovoltaic cell according to claim 1, wherein the interval between the projections (2) of the pattern (1) of recesses and projections is established from 50 µm to 1 mm.
- 3. 3.
- Célula fotovoltaica según la reivindicación 1 ó 2, en la que el electrodo de barra colectora es de 1 a 2 mm de anchura, y no más de 80 µm de espesor. Photovoltaic cell according to claim 1 or 2, wherein the busbar electrode is 1 to 2 mm wide, and not more than 80 µm thick.
- 4. Four.
- Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el electrodo de barra colectora comprende dos capas. Photovoltaic cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the busbar electrode comprises two layers.
- 5. 5.
- Célula fotovoltaica según la reivindicación 4, en la que la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes se forma sobre la base de por lo menos una capa de las dos capas del electrodo de barra colectora. Photovoltaic cell according to claim 4, wherein the pattern form of the pattern of recesses and projections is formed on the basis of at least one layer of the two layers of the busbar electrode.
- 6. 6.
- Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el electrodo de barra colectora es impreso con una pasta conductora y es cocido. Photovoltaic cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the busbar electrode is printed with a conductive paste and is cooked.
- 7. 7.
- Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el sustrato semiconductor es un sustrato de silicio monocristalino de tipo p dopado con galio. Photovoltaic cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor substrate is a monocrystalline silicon substrate of the p-type doped with gallium.
- 8. 8.
- Procedimiento de fabricación para una célula fotovoltaica, que comprende por lo menos las etapas que consisten en formar una unión PN sobre un sustrato semiconductor (5), y formar a continuación un electrodo dedo en forma de peine (4) y un electrodo de barra colectora (3) conectado al electrodo dedo sobre por lo menos una superficie del sustrato semiconductor, en el que el electrodo de barra colectora de una estructura de dos capas es formado mediante la impresión de una pasta conductora y la cocción dos veces, y por lo menos mediante una impresión y cocción de las dos impresiones y cocciones, es formado un patrón de rebajes y salientes (1) sobre el electrodo de barra colectora de la estructura de dos capas, en el que la altura de un saliente (2) con respecto a un rebaje del patrón de rebajes y salientes (1) es establecida de 5 a 50 µm, y la forma de patrón del patrón de rebajes y salientes Manufacturing process for a photovoltaic cell, which comprises at least the steps of forming a PN junction on a semiconductor substrate (5), and then forming a comb-shaped finger electrode (4) and a busbar electrode (3) connected to the finger electrode on at least one surface of the semiconductor substrate, in which the busbar electrode of a two-layer structure is formed by printing a conductive paste and cooking twice, and at least by printing and cooking the two prints and cooking, a pattern of recesses and projections (1) is formed on the busbar electrode of the two-layer structure, in which the height of a projection (2) with respect to a recess of the pattern of recesses and projections (1) is established from 5 to 50 µm, and the pattern form of the pattern of recesses and projections
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